橡胶材料-第5章 软化与增塑体系
第五章节 橡胶的增塑体系
电绝缘性好。 癸二酸二辛酯（DOS）：优良的耐寒性、低挥发性及优异的电绝缘性，
但耐油性差。
癸二酸二丁酯（DBS）：耐寒性好，但挥发性大，易迁移，易抽出。
3．脂肪酸酯类 耐寒性极好，主要品种有油酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、柠檬酸酯类。 常用品种有油酸丁酯（BO），具有优越的耐寒性、耐水性，但耐侯性、
称为软化力。软化力高，对橡胶的塑化作用强。
§5.3 橡胶增塑剂
一．石油系增塑剂 是橡胶加工中使用最多的增塑剂之一。增塑效果好，来源丰富，成本低
廉。石油系增塑剂是选择适当的原油进行常压和减压蒸馏制得。主要 品种有操作油、三线油、变压器油、机油、轻化重油、石蜡、凡士林、 沥青及石油树脂等，其中最常用的是操作油。
此外，油液的折射率、外观颜色、挥发分也都能反映其组成情况。
3．操作油对橡胶加工性能的影响
1 对混炼的影响 橡胶对油的吸收速度与油的组成、粘度、混炼条件有关：一般粘度低、
芳香烃含量高、温度高，吸收得快。但油用量多，使炭黑在橡胶中的 分散性变差，必须分批加。此外，混炼时加入油，可减小生热、降低 能耗。
二．增塑剂与橡胶的相容性
1．增塑剂与橡胶的相容性 相容性是指两种不同的物质混合时形成均相体系的能力。相容性好，两
种物质形成均相体系的能力强。橡胶与增塑剂的相容性很重要，若相 容性差，增塑剂则会从橡胶中喷出，甚至难于混合、加工。橡胶与增
橡胶增塑原理概述
橡胶增塑原理概述橡胶增塑原理是指通过添加增塑剂来改变橡胶的物理性能和化学性能，使其具有更好的可加工性和应用性的过程。
增塑剂可以改变橡胶材料的硬度、延展性、强度、耐磨性等性能，使其成为更加灵活和适用于不同用途的材料。
以下将详细介绍橡胶增塑原理的概述。
增塑剂是一种具有高分子结构的有机化合物，其特性是能够与橡胶分子相互作用并改变橡胶的物理性质。
增塑剂与橡胶分子的相互作用主要存在以下几种方式：1.溶解橡胶分子：增塑剂具有一定的溶解性，可以与橡胶分子发生相互作用，使橡胶分子间的力降低，从而使得橡胶材料变得更加柔软和可拉伸。
2.适当控制交联：增塑剂能够通过与橡胶分子发生相互作用来破坏橡胶的交联结构，减少交联密度，使橡胶材料变得更加柔软和可塑性增强。
3.增加橡胶分子间的间隔：增塑剂会在橡胶分子链上形成相互间隔的层结构，使橡胶分子间的间隔距离增加，从而提高橡胶材料的柔软性和可塑性。
4.引入新的化学交联点：增塑剂可以与橡胶分子发生化学反应，形成新的交联点，从而提高橡胶材料的强度和耐磨性。
增塑剂的选择对橡胶材料的性能起着至关重要的作用。
常用的增塑剂有柔性的液体和固体增塑剂，其中液体增塑剂又可以分为可溶性和不溶性增塑剂。
不同类型的增塑剂具有不同的增塑效果和应用范围。
在实际应用中，根据具体的增塑需求和橡胶基体材料的性质来选择合适的增塑剂。
例如，在橡胶制品中需要增加柔软性和可塑性时，可以选用柔软的液体增塑剂；而在需要增加强度和耐磨性的橡胶制品中，则可以选择较为硬性的不溶性增塑剂。
总之，橡胶增塑原理是通过添加增塑剂来改变橡胶的物理性能和化学性能，使其满足不同应用需求的过程。
增塑剂的选择与橡胶材料的性质密切相关，需要根据具体情况进行选择。
通过增塑剂的作用，橡胶材料可以具有更好的可加工性和应用性，广泛应用于各个领域。
橡胶工艺学复习思考题
《橡胶工艺学》复习思考题绪论1、简要说明生胶、混炼胶、硫化胶的区别和联系。
2、橡胶最典型的特征是什么？3、橡胶配方的基本组成包括哪些成分？各成分有何作用？4、橡胶基本的加工工艺过程有哪些？5、橡胶配合加工过程中的测试内容包括哪些？第一章生胶1、写出通用橡胶的名称和英文缩写。
2、天然橡胶的分级方法有哪几种？烟片胶和标准胶各采用什么方法分级？3、什么是塑性保持率？有何物理意义？4、天然橡胶中非橡胶成分有哪些？各有什么作用？5、什么是自补强性？6、写出天然橡胶的结构式。
从分子链结构分析为什么NR容易被改性，容易老化？7、NR最突出的物理性能有哪些？为什么NR特别适合作轮胎胶料？8、IR和NR在结构和性能上有什么不同？9、根据合成方法不同，丁苯橡胶有哪两种？10、轮胎胎面胶中使用丁苯橡胶主要是利用其什么特点？为什么SSBR比ESBR更适合做轮胎胎面胶料？11、BR最突出的性能有哪些？轮胎的胎侧使用BR是利用其什么特点/12、什么是冷流性？影响冷流性的因素有哪些？各是如何影响的？13、为什么乙丙橡胶特别适合作电线电缆的外包皮？为什么乙丙胶特别适合作户外使用的橡胶制品如各种汽车的密封条、防水卷材等？14、IIR最突出的性能有哪些？IIR作内胎是利用其什么特点？为什么IIR可以用作吸波材料？15、什么橡胶具有抗静电性？通用橡胶中耐油性最好的橡胶是什么？16、什么是氧指数？哪些橡胶具有阻燃性？17、为什么CR的耐老化、耐天候性要优于其他不饱和橡胶？18、耐热性、耐油性最好的橡胶是什么？什么橡胶可以耐王水的腐蚀？19、耐高低温性能最好的橡胶是什么？耐磨性最好的橡胶是什么？可以做水果保鲜材料的橡胶是什么？为什么硅橡胶特别适合制作航空航天器密封材料？20、哪些橡胶具有生理惰性，可以植入人体？21、通用橡胶中，哪些橡胶具有自补强性？22、什么是热塑性弹性体？23、SMR5、SCR10、SBR1502、SBR1712各表示什么橡胶？第二章硫化体系1、什么是硫化？橡胶硫化反应过程可分为哪几个阶段？2、画出硫化曲线，标出各阶段的名称。
橡胶原材料的五大体系的作用
橡胶原材料的五大体系的作用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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第五章 增塑体系
（1）邻苯二甲酸酯类
COOR COOR
邻苯二甲酸二丁酯（DBP） 邻苯二甲酸二辛酯（DOP）
邻苯二甲酸二异癸酯 (DIDP) （2）脂肪二元酸酯类 已二酸二辛酯（DOA） 壬二酸二辛酯（DOZ） DOZ 癸二酸二丁酯（DBS） 癸二酸二辛酯（DOS） （3）磷酸酯类 磷酸三甲苯酯（TCP） 磷酸三辛酯（TOP）
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化学增塑剂
按 来 源 分
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高 分 子 科求
增塑效果好，用量少，吸收速度快； 与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移； 耐寒性好，耐水、耐油、溶剂； 电绝缘性好，耐燃性好； 无色、无毒、无臭，价廉易得。
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六、增塑剂的发展方向
低聚物：端基为乙酸酯基的聚丁二烯、 低聚物：端基为乙酸酯基的聚丁二烯、分 子量在10000以下的聚异戊二烯 以下的聚异戊二烯 子量在 苯乙烯低聚物、聚辛烯、 低 苯乙烯低聚物、聚辛烯、CR低 反应性增塑剂 聚物、氟蜡等。 聚物、氟蜡等。 齐聚物： 齐聚物：不饱和丙烯酸的齐聚酯 液体橡胶： 液体橡胶：液体丁腈
S .P. = 原聚合物的门尼粘度 − 充油聚合物的门尼粘度 原聚合物的门尼粘度
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5.3 橡胶增塑剂
一、石油系增塑剂
气体 汽油 原油 常 压 蒸 馏 轻石脑油 重石脑油 轻柴油 重柴油 轻油馏分 重油馏分 脱 沥 青 溶 剂 精 制 芳香烃 油类 溶剂气提 蒸馏 高粘度芳香烃类 填充油 非芳香烃油类 脱蜡 环烷烃类加工油 脱色
软化增塑体系
第二节 软化增塑剂的分类及 常用品种的性能
教研室： 橡胶教研室 主讲人： Dabady 日 期： 2020/12/14
第二节 软化增塑剂的分类 及常用品种的性能
教研室：橡胶教研室 主讲人：Dabady 日 期：2020/12/14
1、软化增塑剂的分类 2.1、石油系软化(增塑)剂 2.2、煤焦油系软化(增塑)剂 2.3、松油系软化(增塑)剂 2.4、脂肪油系软化(增塑)剂 2.5、酯类增塑剂 2.6、低聚物
性能
石蜡烃油与二烯类橡胶的混溶性一般，与极性橡胶的混溶性差， 与低不饱和的丁基、三元乙丙橡胶的混溶性好，有利于压出操 作，能改善硫化胶的生热、弹性和耐寒性能，不变色性和不污 染性好；
石蜡油
环烷烃油
教研室：橡胶教研室 主讲人：Dabady 日 期：2020/12/14
概念 性能
把环烷烃的碳原子数为30～45％者称为环烷烃油； 介于石蜡烃油和芳香烃油之间；
煤焦油系
煤焦油、古马隆树脂 煤沥青、RX-80树脂
软化（增塑）剂
动植物油系
脂肪油系
脂肪酸：硬脂酸、油酸、蓖麻酸、月桂酸等 脂肪油：柿子油、亚麻仁油等植物油及植物油热炼的聚合油等 油膏：黑油膏、白油膏
松油系
松焦油、松香 萜烯树脂、妥尔油等
合成物系
酯类化合物
苯二甲酸二酯类：如DBP、DOP等 脂肪二元酸二酯类：如DOS等 脂肪酸酯类：油酸丁酯等 磷酸酯类：如TCP等 聚酯类
主要成分
主要是由芳香烃类、环烷烃类和链烷烃类三者构成的复杂化合物 和混合物，此外还含有链烯烃以及少量的氧、氮、硫等元素与烃 形成的各种杂环化合物或取代物；
使用性能
链烷烃油
环烷烃油
芳香烃油
第五章 软化增塑体系
第五章软化增塑体系第一节橡胶软化增塑体系概述第二节橡胶软化和增塑原理第三节橡胶软化剂的品种第四节橡胶增塑剂的品种第五节作软化剂使用的液体聚合物第五章：软化增塑第一节橡胶软化增塑体系概述橡胶加工过程中，一般都需要加入10~30重量份的软化剂或增塑剂。
它们通常是一种能使胶料具有一定柔软性的低分子物质。
它们除能增加胶料的可塑性、流动性、粘着性，便于压型和成型等工艺操作，以及有助于粉末状配合剂分散和降低混炼温度外，还降低了橡胶的粘流温度及玻璃化温度，提高了橡胶制品的耐低温性能。
（软化增塑剂的作用）第五章：软化增塑从最终效果都是增大胶料柔软性这一点看，软化与增塑是同义语，但从应用范围看，两者将很大差别。
软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶中；而增塑剂多为合成产品，主要应用在某些极性合成橡胶或塑料中。
它多属难挥发性物质(沸点不低于250℃)，在天然橡胶等通用橡胶中很少使用，因而它是与软化剂有着不同极性的化学物质。
第五章：软化增塑在胶料中加入软化剂或增塑剂提高可塑性，与生胶塑炼时加入化学塑解剂的增塑作用在本质上是不同的。
前者是通过互相溶解或渗透，软化剂或增塑剂低分子物进入到橡胶分子内，增大橡胶分子间距离，减弱大分子间作用力(降低粘度)，使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料的柔软性和流动性，因此，这种增塑方法被称为物理增塑法，亦称外增塑法。
后者是通过力化学反应，使橡胶大分子断链，降低橡胶的分子量，增大生胶可塑性。
这时塑解剂起着促进橡胶分子断链的作用，这种增塑方法称为化学增塑法，也称为内增塑法。
第五章：软化增塑第二节橡胶软化和增塑原理橡胶是一种高粘度的弹性体，当与低分子软化剂(或增塑剂)作用时，首先出现溶胀现象，然后才能逐步互相混容。
溶胀时低分子物质渗入到橡胶分子之间，降低了分子间相互的作用力，增加了大分子的运动能力，结果降低了橡胶的玻璃化温度，改善了耐寒性。
下面先从热力学角度对橡胶软化与增塑加以分析，然后进一步对选用软化剂的几个基本原则进行理论讨论。
[实用参考]橡胶软化和增塑体系
![[实用参考]橡胶软化和增塑体系](https://img.taocdn.com/s3/m/0173c74258fafab069dc029c.png)
橡胶软化和增塑体系橡胶软化和增塑体系橡胶加工过程中，一般都需要加入一定数量的软化剂或增塑剂。
它们除能增加胶料的可塑性，流动性，粘着性，便于压型和成型等工艺操作，以及有助于粉末状配合剂分散和降低混炼温度外，还降低了橡胶的粘流温度及玻璃化温度，提高了橡胶制品的耐低温性能。
软化剂：来源于天然物质，常用于非极性橡胶中。
降低胶料粘度,非极性橡胶如天然橡胶,异戊橡胶,顺丁橡胶,丁苯橡胶,三元乙丙橡胶,丁基橡胶中,添加石油类软化剂较好.增塑剂：多为合成产品，主要应用在极性橡胶或塑料中。
极性橡胶如丁晴橡胶或氯丁橡胶,采用酯类增塑剂.氟橡胶使用石油类软化剂或酯类增塑剂效果不大.使用低分子量的氟橡胶,氟氯化碳液体,可使氟橡胶粘度降低1/3-1/2外增塑法：也称为物理增塑法：胶料中加入软化剂或增塑剂，通过相互溶解或渗透，软化剂或增塑剂的低分子物进入橡胶分子内，增大橡胶分子间的距离，减弱大分子之间作用力（降低粘度），使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料柔软性的流动性。
内增塑法：也称化学增塑法：通过力化学反应，使橡胶大分子链断链，降低橡胶的分子量，增大生胶可塑性。
一）石油系软化剂：操作油，重油，石蜡，凡士林，沥青，石油树脂。
操作油：石油高沸点馏分。
分子量在300-600。
用作操作助剂时：用量5份左右用作软化剂时：用量15-20份用作增容填充时：用量20-50份按照化学和物理法分类：1.沥青质：存在于极高粘度原油蒸馏残渣中，是一种不溶解于石油醚或正戊烷的黑色残留物。
包含结合有硫，氮，氧的树脂状缩聚物，是矿质橡胶的主要成分。
即使含量很少也不容易分散，增塑作用很小，沥青质污染大。
2.氮碱：石油醚中的可溶成分，是用85%硫酸处理的沉淀物。
包含吡啶，硫醇，醌，喹啉等各种极性化合物，受热则沥青化。
比重1.08，折射率1.642。
氮含量在10%以下时，几乎不影响硫化，超过25%时，会加速硫化。
有助于橡胶软化，增加胶料粘着性，可提高硫化胶抗张强度和硬度的倾向，有污染性。
第五章 软化增塑体系PPT课件
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
互容系统的熵变对溶解过程的影响有两种情况。一种是混 合熵，即溶解时溶质分子与溶剂分子混合时系统中的熵变， 是熵增过程，说明混合过程中分子排列趋于无序，即 △S1＞0；另一种是橡胶分子溶解后，使空间构型减少(即因 溶剂化作用使柔软的橡胶分子呈刚性分子特性)，橡胶大分子 的熵变则减少，即：△S2＜0，故一般是| △S1 |＞| △S2 |。
系统溶解时的热效应主要与内聚能密度(C，E，D)有关。 当溶解过程为两种低分子液体时，该系统的混合热效应则 由溶质分子之间、溶剂分子之间及溶质和溶剂分子之间的 三组不同的作用力来决定。鉴于内聚能密度大小可用溶解 度参数(S，P)表示，所以，当体系中两者内聚能密度差值 愈小，也即两者S，P值相近时，系统的△H＜0，溶解过程 则愈易自动进行。这是因为内聚能密度相近，意味溶质与 溶剂两种分子结构相似，较易互相溶解。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
各种橡胶和增塑剂的S，P值如下表所示。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
高聚物在溶解时，溶剂的性质对高聚物的溶解能力有
很大影响。从高聚物和溶剂的极性大小亦可判断两者的 互溶能力。一般规律是极性大的溶质易溶于极性大的溶
剂，极性小的溶质易溶于极性小的溶剂。这一原则在一 定程度上对选用高聚物的溶剂是有指导意义的。例如， 未硫化天然橡胶近于非极性，它能很好地溶于汽油、苯、 甲苯等非极性溶剂中；聚乙烯醇弹性体是极性的，它能 溶于水和乙醇中。
多为合成产品，主要应用在某些极性合成橡胶或塑料中。 它多属难挥发性物质(沸点不低于250℃)，在天然橡胶等 通用橡胶中很少使用，因而它是与软化剂有着不同极性 的化学物质。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
在胶料中加入软化剂或增塑剂提高可塑性，与生胶塑 炼时加入化学塑解剂的增塑作用在本质上是不同的。前者 是通过互相溶解或渗透，软化剂或增塑剂低分子物进入到 橡胶分子内，增大橡胶分子间距离，减弱大分子间作用力 (降低粘度)，使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料的
第五章 软化增塑体系汇总
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
各种橡胶和增塑剂的S，P值如下表所示。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
高聚物在溶解时，溶剂的性质对高聚物的溶解能力有
很大影响。从高聚物和溶剂的极性大小亦可判断两者的 互溶能力。一般规律是极性大的溶质易溶于极性大的溶
剂，极性小的溶质易溶于极性小的溶剂。这一原则在一 定程度上对选用高聚物的溶剂是有指导意义的。例如， 未硫化天然橡胶近于非极性，它能很好地溶于汽油、苯、 甲苯等非极性溶剂中；聚乙烯醇弹性体是极性的，它能 溶于水和乙醇中。
△H＝0，是理想溶液，即无热效应，说明分子间没有变 化，则 △V＝0；△H＜0 ，表示热焓为负值，溶解过程是 放热反应。总之，当△S＞0、 △H＜0时，才能满足△F＜ 0的条件，此时溶解过程能顺利进行，若△F＞0，则系统 互溶性很差，而△F＝0只能产生最大溶胀。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
二、橡胶的软化与增塑原理
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
互容系统的熵变对溶解过程的影响有两种情况。一种是混 合熵，即溶解时溶质分子与溶剂分子混合时系统中的熵变， 是熵增过程，说明混合过程中分子排列趋于无序，即 △S1＞0；另一种是橡胶分子溶解后，使空间构型减少(即因 溶剂化作用使柔软的橡胶分子呈刚性分子特性)，橡胶大分子 的熵变则减少，即：△S2＜0，故一般是| △S1 |＞| △S2 |。
当T△S ＞0时，说明系统的热力学变化是熵增过程，按玻 尔兹曼公式可知，系统互溶率增大，说明橡胶分子在软化剂 (溶剂)分子作用下，分子排列构型方式增加了，即无序性增 大，两者互溶性良好。对非极性橡胶来说，系统的熵变是一 个重要的参量。但当两种高分子混合时，系统熵增加不大。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
橡胶软化剂和增塑剂及使用原则
橡胶软化剂和增塑剂及使用原则橡胶工业用软化剂－通常指脂肪烃油、环烷油、芳香烃油、机油、白油等，均无官能团结构，在机械和热作用下，只起到对橡胶的润、扩散、溶胀、松懈橡胶整个分子并使之发生移动。
如果用增塑理论解释，软化剂只起到分子外增塑作用，或物理增塑剂。
橡胶工业用增塑剂通常指脂肪酸、饱和或不饱和脂肪酸酯或锌皂、镁皂、钙皂等。
都含有极性基，并通过其极性力作用，包封橡胶分子链的极性链端，或改变橡胶分子侧链链端的极性力，使橡胶分子得到稳定，起到降低橡胶分子链的相互作用，提高分子的相互移动能力，最终改善胶料的流动性。
这种通过极性基的化学作用来改善弹性体的塑性，常称为分子内增塑作用。
对于脂肪酸或其他酯或其皂，除了内增塑作用外，因大分子的脂肪酸基与橡胶有良好的相容性，因此也具有物理增塑作用，或外增塑作用。
一种理想的橡胶增塑剂应具备以下条件：①与橡胶等原材料的相容性好；②对硫化胶或热塑性弹性体等产品的物理性能无不良影响；③充油和加工过程中挥发性小；④在用乳聚工艺合成的充油橡胶生产中应具有良好的乳化性能；⑤在生胶混炼过程中应使其具有良好的加工性、操作性及润滑性；⑥环保、无污染；⑦具有良好的光、热稳定性；⑧质量稳定，来源充足，价格适中。
当然，十全十美的理想橡胶增塑剂是没有的。
橡胶增塑剂生产厂通常按照用户的要求，有针对性地选择原料，重点解决用户所关心的主要性能指标，同时还提供系列产品供用户选择。
生胶、助剂、橡胶配合与加工共同组成了橡胶及其制品的生产过程。
橡胶增塑剂作为橡胶的增塑体系，在橡胶的配合与加工过程中应用得越来越广泛，是橡胶行业中仅次于生胶和炭黑的第三大材料。
橡胶增塑剂关键的特性是它们各自所表现的与橡胶的相容性和稳定性，相对而言，三大类橡胶增塑剂的优缺点如下。
(1)石蜡基橡胶增塑剂的抗氧化性和光稳定性较好，但相容性和低温性相对较差，因此在很多应用场合，由于石蜡基橡胶增塑剂与橡胶的相容性较差，无法提供良好的加工性能。
第五章 软化增塑剂
b.减少喷硫
c.耐老化（耐日光，耐臭氧），电绝缘性能好 d.用量多时，迟延硫化，不耐老化
e.易皂化，不能用于耐碱，耐油制品中
黑油膏
白油膏
§6-6 脂肪油系软化剂
2.硬脂酸 来源： 动物固体脂肪以高压水解，用酸碱水洗，再经处理而制得 性状： 白色或微黄色颗粒状或块状物质，稍有脂肪味 特性：a.与橡胶具有较好相溶性（但IIR除外） b.润滑性（有助于分散，防止粘辊） c.硫化活性剂
二丁酯
邻苯二甲酸二丁酯（DBP）增塑效果大，耐油，成本低，最常用
油品种类
芳香烃油 CA ＞35% 环烷烃油 CN 30-45%
链烷烃油（石蜡烃油） CP ＞50%
§5-3 石油系软化剂
3.操作油的主要成分与性能特征 ⑵性能特征 芳香烃油 与橡胶相容性好，加工性能好，配合量高， 增粘，适合于天然橡胶和多种合成橡胶， 具有污染性，对胶料的物理性能有影响。 环烷烃油 性能介于两者之间 链烷烃油 与橡胶相容性差，加工性差，耐寒性好， （石蜡烃油）对胶料的性能影响小，污染性小，特别
硬脂酸
§5-7 合成酯类增塑剂
来源 人工合成
特性：a.极性增塑剂，主要用于极性橡胶和树脂中 b.制品柔软，弹性好，耐寒性好 c.加工性好 品种： 邻苯二甲酸酯类 邻苯二甲酸二辛酯（DOP） 磷酸酯类 磷酸三甲苯酯（TCP） 阻燃性增塑剂，耐热，耐油，绝缘， 耐寒性差 脂肪酸二元酸酯类 癸二酸二辛酯（DOS） 耐寒性好，耐热，绝缘，耐油性差
硬质聚氯乙烯制品
§5-1 概 述
3.软化增塑剂定义 凡是能同高聚物很好混合，又能均匀分散在高聚内，缓和高聚物分 子间的结合力，使高聚物柔软，增加塑性，便于加工并能改善制品某些 性能的物质。 4.增塑剂应具备的条件 ⑴增塑效果大，用量少，吸收速度快 ⑵与橡胶混溶性好 ⑶挥发性小，不迁移，不抽出 ⑷无污染，无味，无毒 ⑸耐寒，耐水，耐溶剂，耐热，耐光，耐燃，耐菌等 ⑹价廉
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染性好；
2015/1/22
石蜡油
19
环烷烃油
概念
把环烷烃的碳原子数为30～45％者称为环烷烃油；
性能
介于石蜡烃油和芳香烃油之间；
2015/1/22
环烷烃油
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芳香烃油
概念
把芳香烃原子数在35％以上者称为芳香烃油；
性能
芳香烃油与二烯烃类橡胶及CR、NBR等极性橡胶有较好的混 溶性，混炼加工性能好，能增加胶料粘性，并使硫化胶保持较 高的拉伸强度和扯断伸长率，但有变色性和污染性；
脂肪油系 软化（增塑）剂
脂肪酸：硬脂酸、油酸、蓖麻酸、月桂酸等 脂肪油：柿子油、亚麻仁油等植物油及植物油热炼的聚合油等 油膏：黑油膏、白油膏 松焦油、松香 萜烯树脂、妥尔油等
动植物油系
松油系
酯类化合物 合成物系 2015/1/22
苯二甲酸二酯类：如DBP、DOP等 脂肪二元酸二酯类：如DOS等 脂肪酸酯类：油酸丁酯等 磷酸酯类：如TCP等 聚酯类 14
石蜡烃油
64～69 28～33 2～3 100～500 0.86～0.88 90～121 好 一般 一般 好 差 差 不良 无 优越 无 优良 优良 低 较高 较低
环烷烃油
41～46 35～40 18～20 100～2100 0.92～0.95 66～82 好 好 好 一般 差 差 好 很少 好～优越 无～很少 好 好 中等 高 中等
第五章 软化与增塑体系
软化增塑剂的分类及 常用品种的性能
1
5.1 橡胶增塑剂的概念
• 增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用 力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能， 降低成本的一类低分子量化合物。 • 过去习惯上根据应用范围不同分为软化剂和增塑剂。软化 剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶；增塑剂多为合 成产品，多用于极性合成橡胶和塑料中。目前由于所起的 作用相同，统称为增塑剂。
原聚合物的门尼粘度 充油聚合物的门尼粘度 S .P. 原聚合物的门尼粘度
5.8 软化增塑剂的分类及常用品种的性能
5.8.1、软化增塑剂的分类 5.8.2.1、石油系软化(增塑)剂
5.8.系软化(增塑)剂 5.8.2.4、脂肪油系软化(增塑)剂 5.8.2.5、酯类增塑剂 5.8.2.6、低聚物 5.8.3、新型增塑剂
化学性质对SBR性能影响
饱和烃
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石油系操作油的化学性质
化学性质
芳香烃油
35～41 11～29 36～48 2600～15000 0.95～1.05 32～49 优良 优良 优良 尚可 好 一般 优良 无 不良 不良 尚可 尚可 高 最高 较高
石 油 系 操 作 油 的 一 般 和 性 能
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化学性质与使用性能
石油系操作油的化学性质
沥青质
氮碱 第一亲酸物 第二亲酸物
和混合物，此外还含有链烯烃以及少量的氧、氮、硫等元素与烃
形成的各种杂环化合物或取代物；
使用性能
链烷烃油 环烷烃油 芳香烃油
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链烷烃油
概念
通常，把链烷烃的碳原子数占整个油的总碳原子数的50％以上 者称为链烷烃油或石蜡烃油；
性能
石蜡烃油与二烯类橡胶的混溶性一般 与极性橡胶的混溶性差 与低不饱和的丁基、三元乙丙橡胶的混溶性好，有利于压出操 作，能改善硫化胶的生热、弹性和耐寒性能，不变色性和不污
5.5 增塑剂与橡胶的相容性
2．增塑剂与橡胶相容性的实验预测 • 研究发现，在不饱和橡胶中使用增塑剂时，增塑剂的不饱和性高低对 增塑剂和不饱和橡胶的相容性有很大影响。增塑剂的不饱和性越高， 增塑剂与不饱和橡胶的相容性越好。测定增塑剂不饱和性的方法是测 其苯胺点。 • 苯胺点：同体积的苯胺与增塑剂混合时，混合液呈均匀透明时的温度。 • 苯胺点越高，说明增塑剂与苯胺的相容性越差，不饱和性低。
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5.8.1 增塑剂的分类
2. 按来源分： • 橡胶工业中所用的软化增塑剂的品种很多，根据来源大致 可分成： 矿物油系、动植物油系及合成物系等几大类，具体见下表：
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石油系 矿物油系 煤焦油系
芳香烃油、环烷烃油、石蜡烃油 机械油、高速机械油、锭子油、变压器油 重油、凡士林、石蜡、沥青、石油树脂等 煤焦油、古马隆树脂 煤沥青、RX-80树脂
5.6 增塑剂作用机理
2．极性增塑剂的作用机理 • 极性增塑剂增塑极性橡胶时，极性的增塑剂低分子的极性部分定向地 排列于橡胶大分子的极性部位，对大分子链段起包围阻隔作用，从而 增加了大分子链段之间的距离，减小了大分子间相互作用力，增大了 大分子链段的运动性，从而提高了橡胶的塑性。
ΔTg=kn
k—与增塑剂性质有关的常数；n—增塑剂的摩尔数。
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5.8.1 增塑剂的分类
1．根据作用机理分： • 物理增塑剂：增塑分子进入橡胶分子内，增大分子间距、 减弱分子间作用力，分子链易滑动。
• 化学增塑剂：又称塑解剂，通过力化学作用，使橡胶大分 子断链，增加可塑性。 • 大部分为芳香族硫酚的衍生物，如2-萘硫酚、二甲苯基硫 酚、五氯硫酚等。
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见表
软化增塑效果好、来源丰富、成本低廉，能在各种通用型橡胶中使 用，橡胶工业中使用最多的软化增塑剂； 为改善胶料加工性能而在混炼时加到橡胶中的石油系油品，称为 “操作油”或“加工油”； 在合成橡胶制造时，为降低成本和改善胶料的某些性能，直接加到 橡胶中的油品，其用量在15质量份以上时称为“填充油”，14质量 份以下时也称作“操作油”；
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石油系
矿物油系 煤焦油系
芳香烃油、环烷烃油、石蜡烃油 机械油、高速机械油、锭子油、变压器油 重油、凡士林、石蜡、沥青、石油树脂等
煤焦油、古马隆树脂 煤沥青、RX-80树脂
脂肪油系 软化（增塑）剂
脂肪酸：硬脂酸、油酸、蓖麻酸、月桂酸等 脂肪油：柿子油、亚麻仁油等植物油及植物油热炼的聚合油等 油膏：黑油膏、白油膏 松焦油、松香 萜烯树脂、妥尔油等
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物理性质与使用性能
主要物理性能指标
对硫化胶性能的影响 实例（表5－3）
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主要物理性能指标
具体指标
主要有: 初沸点、闪点、粘度、凝固点、苯胺点、相对密度
指标内容
初沸点：能反映油的挥发性； 闪点：是指释放出足够蒸汽与空气形成的一种混合物在标准测试条件下， 能够点燃的温度。操作油的闪点与橡胶硫化、储存及预防火灾有直接的关 系，同时也可衡量操作油的挥发性。表示油中低沸点馏分的情况； 凝固点/粘度：取决于油的分子量以及烃的种类和含量； 苯胺点：苯胺是极性化合物，测定苯胺点可知油的极性大小；苯胺点越 低，油中含芳香烃越多，越高，含烷烃越多；在此基础上，分子量高的， 苯胺点也提高。 相对密度：在石油工业中通常是测定60℃下的相对密度。当橡胶制品按 重量出售时橡胶加工油的相对密度就十分重要。通常情况下，芳烃油相对 密度大于烷烃油和环烷烃油的相对密度。橡胶加工油常常是按体积出售， 而在橡胶加工中则按重量进行配料。
• • • 苯胺点 在试管内线加入5～10 mL苯胺后，再加入同体积的试料，然后从下部 加热，直至出现均匀的透明溶液，此时的温度谓之该油的苯胺点。 芳香烃类增塑剂的分子结构与苯胺最接近，易溶于其中，故苯胺点最低。苯 胺点低的油类与二烯类橡胶有较好的相溶性，大量加入而无喷霜现象。 相反，苯胺点高的油类，需要在高温时才能与生胶互溶，所以在温度降低时 就易喷出表面。操作油苯胺点的高低，实质上是油液中芳香烃含量的标志。 一般说来，操作油苯胺点在35～115℃范围内比较合适。
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5.3 对增塑剂的要求
• • • • 增塑效果好，用量少，吸收速度快； 与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移； 耐寒性好，耐水、耐油、溶剂； 电绝缘性好，耐燃性好，无色、无毒、无臭，价廉易得。
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5.4 橡胶增塑的方法
提高橡胶可塑性的方法主要有以下三种： 物理增塑法：加入物理增塑剂 化学增塑法：化学增塑剂 机械增塑法：通过机械剪切作用，提高可塑性。可单独应 用，与前两种方法一起使用时，效果更好。
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5.2 增塑剂的作用
1．改善橡胶的加工工艺性能： a.通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶 浸润并分散均匀，改善混炼工艺； b.通过增加胶料的可塑性、流动性、粘着性改善压延、压 出、成型工艺。 2．改善橡胶的某些物理机械性能：降低制品的硬度、定伸 应力、提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等。 3．降低成本：价格低、耗能省。
5.6 增塑剂作用机理
1．非极性增塑剂作用机理 • 非极性增塑剂增塑非极性橡胶时，由于分子量小，无规渗透于大分子 之间，增大了分子间的距离，削弱了大分子间作用力，使大分子间滑 移容易，流动性提高。 • 增塑剂的加入会降低橡胶的玻璃化温度Tg，Tg下降值与增塑剂的体积 分数有直接关系：
ΔTg=kφ1 k-常数；φ1—增塑剂的体积分数
5.5 增塑剂与橡胶的相容性
1．增塑剂与橡胶的相容性 • 相容性是指两种不同的物质混合时形成均相体系的能力。相容性好， 两种物质形成均相体系的能力强。橡胶与增塑剂的相容性很重要，若 相容性差，增塑剂则会从橡胶中喷出，甚至难于混合、加工。橡胶与 增塑剂的相容性的预测方法是采用溶解度参数（δ）。在不考虑氢键 和极化的影响下，一般橡胶与增塑剂的溶解度参数相近，相容性好， 增塑效果好。 • 橡胶的增塑可以看成是低分子增塑剂溶解于橡胶中的一种过程，可利 用聚合物—溶剂体系的相应规律来分析橡胶与增塑剂的相互作用。 • 吉布斯自由能 ΔG=ΔH-TΔS ，若ΔG<0，溶解能自发进行，相容性好 • 溶解焓变：ΔH=υ1υ2（δ1-δ2）2 • υ1、υ2—橡胶、增塑剂的体积分数 • δ1、δ2—橡胶、增塑剂的溶解度参数 • 因为溶解过程ΔS>0，所以要使ΔG<0，ΔH应尽可能小，因此δ1、δ2 要接近。